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Basic Scientific Research
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动脉粥样硬化模型:ApoE⁻/⁻还是LDLR⁻/⁻更适合候选药开发
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PREFACE 00

前言

动脉粥样硬化候选药进入动物阶段以后,ApoE⁻/⁻小鼠和LDLR⁻/⁻小鼠几乎是最常见的两套模型。两者都能形成明显高脂血症,配合高脂或Western diet以后都可以在主动脉根部、主动脉弓和其他易感区域形成斑块,因此很多项目选择模型时最先比较的是“谁成斑块更快”“谁的斑块面积更大”。

对于早期药效筛选,这种思路确实能够提高效率。到了核心候选物阶段,仅凭斑块形成速度选模型就会遇到越来越多的问题。

ApoE和LDLR本身就处在脂蛋白代谢的不同位置。ApoE缺失以后,富含甘油三酯脂蛋白的残粒清除明显受阻,动物形成以VLDL、IDL和remnant样颗粒积累为重要特征的严重高胆固醇血症,同时ApoE在巨噬细胞胆固醇处理、炎症和局部斑块生物学中的功能也一起消失。LDLR缺失则保留了ApoE,动物在普通饲料下即可出现一定程度的高胆固醇血症,配合Western diet后能够形成更加明显的ApoB脂蛋白负荷和动脉粥样硬化。

所以两套模型虽然最后都能得到“主动脉斑块”,候选药面对的脂蛋白环境和局部免疫背景已经不同。

这对调脂药尤其重要。如果候选药通过提高LDLR数量发挥作用,直接使用LDLR⁻/⁻小鼠,从机制起点上就切断了产品最关键的作用路径;如果候选药需要完整ApoE介导的残粒清除,ApoE⁻/⁻同样可能把真实药理做偏。对于抗炎、巨噬细胞、efferocytosis、平滑肌细胞或者斑块稳定类产品,ApoE缺失本身造成的局部细胞生物学改变也需要进入结果解释。

因此,ApoE⁻/⁻和LDLR⁻/⁻之间真正需要比较的,并不是哪一个模型更经典。

更重要的是候选药的作用机制是否和这套脂蛋白系统兼容,产品准备治疗的是早期斑块形成、既有斑块进展还是高级斑块不稳定,以及最终要证明的是降脂、斑块缩小,还是降低坏死核心和提高纤维帽稳定性。

导读

一、ApoE⁻/⁻和LDLR⁻/⁻到底改变了哪两套脂蛋白系统

二、为什么两种模型都能快速形成动脉粥样硬化

三、ApoE⁻/⁻模型真正强在哪里

四、ApoE缺失为什么不仅仅是“让血脂升高”

五、LDLR⁻/⁻模型真正增加了什么信息

六、LDLR⁻/⁻为什么往往更适合部分饮食依赖型研究

七、两种模型的脂蛋白谱为什么会直接影响候选药结果

八、PCSK9类候选药为什么尤其不能机械使用LDLR⁻/⁻

九、ApoE相关和残粒清除候选药为什么同样要警惕ApoE⁻/⁻

十、ApoC3、ANGPTL3和LPL类药物为什么更需要关注remnant去了哪里

十一、抗炎候选药选择ApoE⁻/⁻还是LDLR⁻/⁻有什么区别

十二、巨噬细胞和efferocytosis候选药应该怎样选择模型

十三、平滑肌细胞和斑块稳定药为什么更依赖病变阶段

十四、普通高脂8周、16周和24周实际上在做什么样的斑块

十五、治疗从高脂饮食第一天开始代表什么开发场景

十六、怎样区分斑块进展变慢和真正的斑块回退

十七、治疗期间继续Western diet还是换回普通饮食

十八、主动脉根部和全主动脉en face应该怎样选择

十九、斑块面积为什么不能承担所有候选药的主要终点

二十、坏死核心、纤维帽和胶原什么时候应该提高到核心终点

二十一、血脂下降以后斑块变小,怎样证明还有直接血管作用

二十二、阳性药为什么要根据候选药MOA重新选择

二十三、动脉粥样硬化候选药的PK/PD应该怎样设计

二十四、不同MOA候选药应该怎样快速选择ApoE⁻/⁻和LDLR⁻/⁻

二十五、第一模型阳性以后第二模型怎么选才真正增加信息

二十六、ApoE⁻/⁻和LDLR⁻/⁻研究最常见的实验设计误区

二十七、一套更完整的动脉粥样硬化候选药开发路线

二十八、博恩生物可以为动脉粥样硬化候选药提供哪些实验支持

SECTION 01

01

ApoE⁻/⁻和LDLR⁻/⁻到底改变了哪两套脂蛋白系统

理解两种模型之前,先要看ApoE和LDLR在脂蛋白清除中的位置。

ApoE是多类富含甘油三酯脂蛋白残粒上的重要载脂蛋白,可以参与这些颗粒与肝脏受体结合和清除。ApoE完全缺失以后,乳糜微粒残粒、VLDL/IDL样颗粒等含胆固醇脂蛋白在循环中大量积累,因此即使普通饲料条件下,ApoE⁻/⁻小鼠也可以形成明显高胆固醇血症,并随着年龄逐渐出现自发动脉粥样硬化。

LDLR则主要承担循环ApoB脂蛋白的受体介导清除。LDLR缺失以后,肝脏清除LDL和相关颗粒的能力下降,但ApoE本身仍然存在。普通饲料条件下可以出现高胆固醇血症,加入Western diet和膳食胆固醇以后,脂蛋白负荷和斑块形成进一步显著增强。

因此,两种模型并没有制造同一种“高血脂”。

ApoE⁻/⁻更突出残粒清除异常,同时叠加ApoE缺失带来的细胞和免疫效应;LDLR⁻/⁻则更集中体现受体介导ApoB脂蛋白清除障碍。

这种差异会一直传递到候选药评价阶段。

SECTION 02

02

为什么两种模型都能快速形成动脉粥样硬化

普通野生型小鼠天然对动脉粥样硬化具有较强抵抗能力,其中一个重要原因是小鼠基础脂蛋白谱和人类存在差异,HDL占比较高,同时缺少人类典型的CETP系统。单纯给予普通高脂饮食,虽然可以形成肥胖和代谢异常,却未必能够稳定做出明显主动脉斑块。

ApoE或LDLR缺失以后,循环中致动脉粥样硬化性ApoB脂蛋白负荷明显增加,血管内皮长期暴露于高胆固醇环境。脂蛋白进入内膜并发生滞留、修饰以后,单核细胞募集、巨噬细胞吞噬脂质和泡沫细胞形成逐渐启动,随着病程延长进一步出现坏死核心、平滑肌细胞表型变化和纤维帽形成。

高脂或Western diet的作用主要是进一步加速这一过程。

所以两套模型的共同价值很清楚:它们能够把通常需要很长时间形成的动脉粥样硬化压缩到适合药效研究的时间范围,同时产生足够大的病变动态范围。

两者的差异则主要体现在“这套斑块是在怎样的脂蛋白和遗传背景里长出来的”。

SECTION 03

03

ApoE⁻/⁻模型真正强在哪里

ApoE⁻/⁻最大的优势是成模稳定和效率高。

即使不使用特别强的高胆固醇饮食,动物也可以逐渐形成自发斑块;加入Western diet以后,斑块进展明显加快,因此非常适合早期候选物筛选和剂量探索。

对于抗炎、巨噬细胞、泡沫细胞形成、内皮激活以及一些广谱抗动脉粥样硬化产品,ApoE⁻/⁻拥有很好的动态范围。实验周期足够长以后,还可以观察坏死核心、平滑肌细胞和胶原等高级斑块组成。

另外,ApoE⁻/⁻模型应用时间很长,历史数据丰富,不同实验室已经形成相对成熟的主动脉根部、主动脉en face和斑块组成分析方法。

对于企业早期PoC,这种成熟度很重要。

如果项目有十几个候选物,需要先快速判断哪些分子具有明确体内抗斑块活性,ApoE⁻/⁻依然是一套非常高效的工具。

SECTION 04

04

ApoE缺失为什么不仅仅是“让血脂升高”

ApoE本身并不只是一个循环脂蛋白清除蛋白。

巨噬细胞也可以产生ApoE,而且ApoE参与局部胆固醇处理、脂质外排、炎症和斑块细胞之间的相互作用。ApoE缺失以后,斑块里的巨噬细胞从一开始就处在一个特殊背景。

这件事对于免疫和巨噬细胞靶向药尤其重要。

假设候选药能够提高巨噬细胞胆固醇外排,或者依赖ApoE参与残粒处理,那么ApoE⁻/⁻中得到的药效很可能和ApoE完整环境不同。

相反,一些抗炎候选药在ApoE⁻/⁻中表现特别突出,也需要进一步判断药物是在改善一般动脉粥样硬化炎症,还是部分纠正了ApoE缺失造成的特殊免疫状态。

所以越接近巨噬细胞、免疫和残粒代谢的产品,ApoE本身越不能只被当作一个“造模基因”。

它已经成为模型机制的一部分。

SECTION 05

05

LDLR⁻/⁻模型真正增加了什么信息

LDLR⁻/⁻保留ApoE,使部分残粒和局部细胞ApoE功能仍然存在。

与此同时,动物需要在更明显的饮食胆固醇压力下才能快速形成严重斑块,这使疾病对饮食组成和循环ApoB颗粒更加敏感。

对于部分调脂药,LDLR⁻/⁻能够提供一个不同于ApoE⁻/⁻的脂蛋白背景。

例如候选药改变VLDL生成、胆固醇吸收、脂肪酸代谢或者部分残粒处理以后,ApoE仍然存在,因此可以观察这些改变在缺乏LDLR情况下怎样重新分配脂蛋白。

但LDLR⁻/⁻同样不是所谓“更接近人类”的通用模型。

如果候选药发挥作用本身需要LDLR,直接把LDLR彻底敲掉就会造成严重机制冲突。

所以LDLR⁻/⁻最有价值的地方在于提供另一种脂蛋白和遗传背景,而不是简单替代ApoE⁻/⁻。

SECTION 06

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LDLR⁻/⁻为什么往往更适合部分饮食依赖型研究

ApoE⁻/⁻普通饲料条件下就有明显高胆固醇血症,因此饮食对疾病进展的增量有时没有LDLR⁻/⁻那么突出。

LDLR⁻/⁻则对Western diet和胆固醇摄入更加敏感。

这使它特别适合研究饮食—脂蛋白—斑块之间的关系,也适合一些同时涉及肥胖、胰岛素抵抗和脂质代谢的候选药。

不过这里也需要注意高脂饮食本身带来的代谢变化。

当Western diet同时造成体重增加、胰岛素抵抗和肝脂肪以后,候选药改善斑块可能部分来自系统代谢改善。

对于纯血管作用候选药,这种背景需要进一步拆分;对于本身就是代谢型ASCVD药物,则可能恰好符合产品定位。

SECTION 07

07

两种模型的脂蛋白谱为什么会直接影响候选药结果

动脉粥样硬化药物真正作用的往往不是一个抽象的“总胆固醇”,而是具体脂蛋白颗粒。

LDL、VLDL、IDL、remnant、ApoB颗粒和HDL具有不同的血管生物学。两个动物总胆固醇都达到相似水平,如果其中一个主要积累remnant,另一个更偏LDL样颗粒,候选药结果也可能不同。

因此核心调脂候选物阶段,只检测TC、TG和所谓“LDL-C”往往不够。

更有价值的方法是进一步通过FPLC或其他脂蛋白分离了解胆固醇究竟分布在哪一类颗粒上。

如果候选药让TG明显下降,却使残粒胆固醇增加,最终动脉粥样硬化未必同步改善。

这也是调脂候选药特别需要关注的一个问题:药物让一种颗粒消失以后,胆固醇被重新送到了哪里。

SECTION 08

08

PCSK9类候选药为什么尤其不能机械使用LDLR⁻/⁻

PCSK9最经典的药理作用就是调节LDLR降解。

抑制PCSK9以后,肝细胞表面LDLR数量增加,从循环中清除更多LDL颗粒,最终降低LDL-C。

如果模型本身就是LDLR⁻/⁻,候选药最核心的下游执行器已经不存在。

此时药物即使完全命中PCSK9,也无法通过经典LDLR通路产生预期降脂作用。

所以PCSK9相关候选药选择动脉粥样硬化模型时,需要首先确认功能性LDLR仍然存在,同时还需要考虑候选药对鼠PCSK9是否具有交叉反应,以及目标蛋白是否需要人源化。

这类项目最能说明一个重要原则:

模型是否能做出斑块,排在第二位。

模型必须首先保留候选药真正需要的药理通路。

SECTION 09

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ApoE相关和残粒清除候选药为什么同样要警惕ApoE⁻/⁻

如果候选药希望提高ApoE功能、促进ApoE介导残粒清除,或者依赖ApoE-LDLR轴降低动脉粥样硬化负荷,那么ApoE⁻/⁻同样可能从机制上限制药效。

完全缺失ApoE以后,很多候选药原本可以利用的生理清除通路已经被人为切断。

这时候一个药在ApoE⁻/⁻中作用较弱,并不能直接证明临床靶点无效。

反过来,如果候选产品属于ApoE替代、基因补充或者恢复ApoE功能,那么ApoE⁻/⁻当然又可以成为非常合适的机制验证模型。

所以同一个基因缺失模型,对于不同MOA可能分别是最佳模型和最差模型。

关键始终在候选药如何发挥作用。

SECTION 10

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ApoC3、ANGPTL3和LPL类药物为什么更需要关注remnant去了哪里

ApoC3、ANGPTL3和LPL相关药物通常能够加速富含甘油三酯脂蛋白的脂解,使TG明显下降。

问题在于,TG-rich lipoprotein被脂解以后会产生更小的残粒颗粒。

这些remnants如果能够继续通过ApoE-LDLR等途径被肝脏清除,整个ApoB负荷可能下降,动脉粥样硬化风险随之改善。

如果模型恰好缺少ApoE或者LDLR,脂解以后形成的残粒可能无法按照正常生理路径继续清除。

结果就可能出现TG下降得非常漂亮,但残粒胆固醇持续存在甚至增加,最终斑块获益与真实人体药理不一致。

因此这类候选药尤其不适合只按照“哪个模型TG高”来选择。

真正需要模拟的是整个脂蛋白处理链,而不只是前半段脂解过程。

SECTION 11

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抗炎候选药选择ApoE⁻/⁻还是LDLR⁻/⁻有什么区别

抗炎候选药在两种模型中都可以获得很好的药效窗口,因为长期ApoB脂蛋白滞留都会驱动内皮激活、单核细胞募集和巨噬细胞炎症。

ApoE⁻/⁻通常成斑块更快,适合早期高效率PoC。

进入核心候选物阶段以后,如果药物直接作用巨噬细胞、先天免疫或者细胞因子,增加LDLR⁻/⁻验证会更有价值,因为能够判断药效是否依赖ApoE缺失造成的特殊局部免疫环境。

对于真正准备证明“抗炎而不降脂”的候选药,还需要同步分析血脂。

如果药物组斑块下降30%,同时TC也下降30%,很难把全部斑块获益归为直接抗炎。

理想情况下应该明确候选药是否在相近ApoB脂蛋白暴露下仍能改善斑块炎症和稳定性。

SECTION 12

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巨噬细胞和efferocytosis候选药应该怎样选择模型

进入高级斑块以后,巨噬细胞死亡和凋亡细胞清除失败会促进坏死核心扩大。

因此CD47、MerTK、efferocytosis以及巨噬细胞代谢方向的候选药,真正应该提高权重的往往不只是总斑块面积。

模型首先需要形成足够成熟的坏死核心。

早期8周左右的脂纹模型即使巨噬细胞很多,也可能还没有建立充分的secondary necrosis和高级斑块结构。

所以这类产品比ApoE⁻/⁻还是LDLR⁻/⁻更加重要的问题,是模型周期够不够长、病变阶段够不够成熟。

如果第一轮用ApoE⁻/⁻快速获得PoC,第二轮可以在LDLR⁻/⁻高级斑块中进一步确认坏死核心和efferocytosis改善是否仍然存在。

SECTION 13

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平滑肌细胞和斑块稳定药为什么更依赖病变阶段

平滑肌细胞在动脉粥样硬化中的作用具有明显阶段性。

早期它们参与内膜重构,到了高级斑块阶段又能够形成纤维帽、产生胶原并维持斑块结构稳定。同时部分VSMC还会发生表型转换,进入巨噬样、成骨样或其他细胞状态。

所以平滑肌细胞候选药如果只使用非常短周期早期斑块,产品真正作用的高级斑块结构可能根本没有形成。

尤其是主打fibrous cap、胶原稳定和plaque stabilization的候选药,需要更长高脂周期,甚至进一步进入具有斑块不稳定特征的专门模型。

在这类项目里,“斑块面积缩小多少”往往已经不是最核心的问题。

SECTION 14

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普通高脂8周、16周和24周实际上在做什么样的斑块

高脂喂养时间直接决定病变阶段,但具体周数仍然受品系、性别、饲料和胆固醇含量影响,不能机械跨实验室复制。

总体而言,较早阶段更多表现为脂质沉积、泡沫细胞和早期炎症;随着病程延长,坏死核心、平滑肌细胞、胶原和纤维帽逐渐形成;更长期模型才更容易出现复杂斑块、钙化和进一步结构改变。

所以同样是“ApoE⁻/⁻高脂模型”,8周和24周回答的候选药问题可能完全不同。

降脂和早期内皮药可以较早介入。

efferocytosis、VSMC、抗钙化和斑块稳定药则需要足够成熟的病理背景。

模型时间应该服务产品病理,而不是为了整个公司所有动脉粥样硬化项目统一一个固定周期。

SECTION 15

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治疗从高脂饮食第一天开始代表什么开发场景

如果候选药和Western diet同时开始,药物可以从最初阶段就降低血脂、减少内皮脂蛋白滞留、抑制单核细胞募集或者减少泡沫细胞形成。

最后斑块明显小于模型组,首先证明的是药物能够抑制atherogenesis和疾病进展。

这种设计非常适合早期PoC和一级预防型候选药。

但临床ASCVD患者通常已经存在多年斑块。

如果产品准备声称治疗既有斑块、促进斑块回退或者提高高级斑块稳定性,候选物确认阶段需要把给药时间向后移动。

先让斑块形成,再开始治疗,能够提供完全不同的开发信息。

SECTION 16

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怎样区分斑块进展变慢和真正的斑块回退

假设治疗开始时模型动物平均斑块面积已经达到某一水平。

治疗8周以后,vehicle组继续增长到更大面积,药物组只增长了一点。

终点比较会显示药物组“斑块明显较小”。

但原有斑块并没有减少。

这种结果属于slowed progression。

真正的regression需要证明治疗结束后的斑块负荷低于治疗开始时的病变水平,或者高级斑块中的脂质、巨噬细胞和坏死核心发生真实回退。

由于小鼠难以对所有血管病变进行常规重复活检,可以使用治疗开始时的同批次哨兵动物建立基线,也可以根据条件采用影像手段。

所以“药物组比vehicle小”与“原有斑块缩小了”是两个完全不同的结论。

SECTION 17

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治疗期间继续Western diet还是换回普通饮食

治疗阶段的饮食选择会直接改变实验含义。

如果继续Western diet,动物仍处在持续高胆固醇压力下,候选药需要在疾病驱动因素继续存在的条件下控制斑块。这种设计更适合判断药物本身的治疗强度。

如果治疗开始时同步换回普通饲料,血脂和代谢状态可能自然改善,斑块炎症也可能随之下降。

这可以模拟药物叠加生活方式改善或者强力降脂后的regression环境,但必须设置相应饮食转换对照。

所以一篇报告写“高脂16周后治疗8周”仍然不够完整。

治疗期间动物吃什么,本身就是决定药效解释的一部分。

SECTION 18

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主动脉根部和全主动脉en face应该怎样选择

主动脉根部横切和全主动脉en face提供的是不同层级的信息。

主动脉根部切片能够看到完整斑块结构,因此适合分析巨噬细胞、坏死核心、胶原、VSMC、纤维帽和钙化。这对于高级斑块和斑块稳定候选药尤其重要。

全主动脉en face则更适合评价整个主动脉树表面的病变负荷,可以反映主动脉弓、胸主动脉和腹主动脉不同区域的整体斑块分布。

如果候选药主要目的是快速比较整体atherosclerotic burden,en face非常有价值。

如果产品强调plaque composition,单纯en face就明显不够。

核心候选物阶段通常更适合将两类方法组合,而不是把其中一种当成所有项目的固定模板。

SECTION 19

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斑块面积为什么不能承担所有候选药的主要终点

斑块面积对降脂和疾病进展类产品非常重要。

但临床心肌梗死和缺血性卒中更直接相关的是高级斑块是否容易发生破裂、糜烂和血栓。

因此某些候选药可能不会在短期内让整个斑块明显缩小,却能够减少巨噬细胞和坏死核心、增加纤维帽胶原并降低斑块内炎症。

从临床风险角度看,这种变化可能非常有价值。

所以不同产品需要重新定义success。

降脂药可以高度关注plaque burden。

efferocytosis和抗炎药提高坏死核心和炎症权重。

VSMC和ECM药物则提高纤维帽、胶原和斑块稳定性权重。

产品作用哪一层,主要终点就应该靠近哪一层。

SECTION 20

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坏死核心、纤维帽和胶原什么时候应该提高到核心终点

当候选药准备从“抗动脉粥样硬化”进一步走向“斑块稳定”时,斑块组成需要明显提高权重。

坏死核心越大,通常说明细胞死亡和清除失衡越严重。薄而缺乏胶原的纤维帽则意味着斑块结构更脆弱。

VSMC和胶原在这里并不一定属于需要尽量降低的病理。

一定程度上,它们正是维持纤维帽机械稳定的重要组成。

因此一个候选药让斑块总面积只下降5%,却使坏死核心明显减少、纤维帽增厚、胶原增加,不能因为“斑块没缩小很多”就判定药效一般。

相反,一个强力减少VSMC和胶原的药物即使斑块面积下降,也需要警惕是否同时降低斑块结构稳定性。

SECTION 21

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血脂下降以后斑块变小,怎样证明还有直接血管作用

对调脂药来说,血脂下降后斑块改善本身就是合理临床机制。

如果企业进一步希望证明候选药还有独立抗炎、内皮保护或巨噬细胞作用,就需要额外设计。

一种思路是使用另一种药理方式获得接近的胆固醇下降,再比较斑块组成。

如果两个组血脂下降程度相似,但候选药组坏死核心、炎症或者内皮功能改善更明显,就开始支持额外血管作用。

另一种方法是在体外或离体体系中验证候选药对内皮、巨噬细胞、VSMC的直接target engagement。

最终可以把总体抗AS获益拆成脂蛋白降低和血管直接作用两个层级。

不需要否定任何一层,只需要让机制结论和证据相匹配。

SECTION 22

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阳性药为什么要根据候选药MOA重新选择

动脉粥样硬化实验很容易固定使用他汀作为阳性药,但小鼠和人类在胆固醇代谢以及他汀降脂响应上存在明显差异,因此单纯照搬临床剂量和药效逻辑并不总是理想。

调脂产品应该选择在当前模型中具有明确脂蛋白药理响应的参照。

抗炎或斑块稳定候选药则需要更关注参照药能否验证当前病理终点,而不只是让TC下降。

如果候选药本身作用PCSK9、ANGPTL3、ApoC3或其他脂蛋白靶点,阳性药还需要和模型中靶点完整性匹配。

阳性对照的核心任务,是证明当前模型和当前主要终点具有可调节性,同时帮助判断候选药在哪一层形成差异。

SECTION 23

23

动脉粥样硬化候选药的PK/PD应该怎样设计

不同动脉粥样硬化候选药的作用组织差异很大。

调脂药首先需要关注肝脏,因为大量脂蛋白生成和清除靶点位于肝细胞。仅有血浆PK而没有肝脏target engagement,很难解释降脂机制。

直接血管作用药则需要进一步确认主动脉、斑块相关细胞或者相应血管组织是否达到有效暴露。

抗体、核酸药和长效生物药还需要关注持续靶点抑制时间,而不只是单次Cmax。

更有价值的药效链应该逐渐形成:候选药达到有效暴露后,近端靶点首先发生变化,随后脂蛋白或局部细胞状态改变,再往后才出现斑块负荷和组成改善。

这种时间顺序能够明显提高机制可信度。

SECTION 24

24

不同MOA候选药应该怎样快速选择ApoE⁻/⁻和LDLR⁻/⁻

候选药方向ApoE⁻/⁻优先级LDLR⁻/⁻优先级需要特别注意的问题
广谱抗AS早期PoC很高ApoE⁻/⁻效率更高
抗炎小分子很高很高核心候选物建议交叉验证
巨噬细胞/efferocytosis很高很高需进入高级斑块阶段
VSMC/斑块稳定病变成熟度比基因型更关键
肝脂质代谢药根据实际脂蛋白机制选择
LDLR上调药高但需验证LDLR⁻/⁻会直接切断核心机制
PCSK9抑制可考虑但需谨慎很低必须保留功能性LDLR
ApoE功能增强很低或用于补充型机制ApoE⁻/⁻可能缺少关键执行路径
ApoC3/ANGPTL3/LPL谨慎谨慎更应考虑完整remnant清除模型
CETP相关药普通小鼠缺乏人样CETP体系
Lp(a)药很低很低需要专门人源化体系
抗钙化药需要更长期高级病变
糖尿病AS药还需增加真实糖尿病背景

这张表也说明,ApoE⁻/⁻和LDLR⁻/⁻不能承担所有ASCVD候选药开发。

模型越靠近特定脂蛋白靶点,越需要检查整个生理清除链是否仍然存在。

SECTION 25

25

第一模型阳性以后第二模型怎么选才真正增加信息

第一模型的价值是快速得到PoC,第二模型则应该主动挑战第一模型的偏倚。

第一模型或候选药特点更有价值的第二模型主要增加的信息
ApoE⁻/⁻抗炎药阳性LDLR⁻/⁻排除ApoE缺失特殊免疫背景
LDLR⁻/⁻抗炎药阳性ApoE⁻/⁻改变脂蛋白和炎症环境
ApoE⁻/⁻调脂药阳性更完整脂蛋白模型验证人样脂蛋白响应
LDLR⁻/⁻调脂药阳性LDLR完整模型确认机制不依赖模型缺失
ApoC3/ANGPTL3类APOE3-Leiden.CETP等验证TG-rich lipoprotein和remnant清除
普通斑块模型阳性高级斑块模型增加坏死核心和纤维帽
斑块稳定药Tandem Stenosis等真正挑战不稳定、出血和血栓
糖尿病定位糖尿病+AS模型加入真实代谢共病
老年ASCVD定位老龄高脂模型增加年龄风险
泛ASCVD产品不同脂蛋白背景交叉验证跨模型稳定药效

如果一个候选药在ApoE⁻/⁻里已经非常漂亮,第二轮继续把Western diet从12周延长到16周,增加的是药效重复性,增加的转化信息却比较有限。

真正有价值的是换掉第一模型最容易帮助它取得成功的那一层。

SECTION 26

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ApoE⁻/⁻和LDLR⁻/⁻研究最常见的实验设计误区

1、单纯按照“斑块形成快慢”选择ApoE⁻/⁻和LDLR⁻/⁻,没有先确认候选药真正需要哪一条脂蛋白清除通路。

2、PCSK9或其他依赖LDLR的候选药直接进入LDLR⁻/⁻,随后因为降脂有限就提前判断靶点效果不足。

3、ApoE相关残粒清除候选药只做ApoE⁻/⁻,没有意识到模型本身已经删除核心配体。

4、ApoC3、ANGPTL3和LPL候选药只看TG下降,没有进一步分析remnant cholesterol和ApoB颗粒变化。

5、只检测TC、TG和试剂盒“LDL-C”,没有根据候选药机制进行脂蛋白分布分析。

6、ApoE⁻/⁻抗炎药阳性以后直接外推所有动脉粥样硬化背景,没有考虑ApoE缺失本身对巨噬细胞和免疫的影响。

7、LDLR⁻/⁻被简单定义成“更接近人类LDL型AS”,忽略普通小鼠仍然缺少CETP等重要人类脂蛋白特征。

8、高脂饮食从第一天开始同时给药,最终斑块小以后直接称为治疗既有动脉粥样硬化。

9、终点候选药组斑块面积小于vehicle,就直接定义plaque regression,没有建立治疗前病变基线。

10、治疗阶段同时换回普通饮食,却没有设置饮食改变对照,将自然降脂和药物效应叠加解释。

11、只做主动脉en face就讨论纤维帽、坏死核心和斑块稳定,检测方法本身无法回答这些问题。

12、只做主动脉根部几个切面,却直接外推整条主动脉总病变负荷。

13、只评价斑块面积,抗炎、efferocytosis和VSMC类产品真正的病理价值没有被体现。

14、看到胶原增加就直接认为纤维化变重,没有考虑高级斑块中纤维帽胶原可能代表稳定性提高。

15、看到巨噬细胞减少就直接定义斑块稳定,没有同步评价坏死核心、VSMC和纤维帽。

16、研究efferocytosis却使用很早期的脂纹模型,坏死核心尚未形成足够动态范围。

17、抗钙化候选药使用短周期模型,斑块钙化本身非常有限。

18、不同组血脂差异巨大,却把所有斑块组成变化直接归因于候选药的血管局部作用。

19、明显降脂候选药没有建立肝脏target engagement,机制链只停留在血脂和斑块。

20、候选药作用血管细胞,却只有血浆PK,没有确认血管或相关组织暴露。

21、不同批次Western diet脂肪和胆固醇组成不一致,却把斑块变化全部解释为药物或批次差异。

22、长期高脂模型只按体重随机,没有同步考虑基线TC、TG和性别等重要变量。

23、不同性别动物直接合并统计,没有确认模型在目标血管区域是否存在性别差异。

24、第一模型阳性以后第二轮继续使用同一基因型,仅调整高脂时间,没有真正挑战模型偏倚。

SECTION 27

27

一套更完整的动脉粥样硬化候选药开发路线

1、先明确候选药改变的是哪一层ASCVD病理

产品立项时先区分调脂、内皮、巨噬细胞、炎症、efferocytosis、VSMC、斑块稳定、钙化还是高级事件风险。

只有产品目标确定以后,ApoE⁻/⁻和LDLR⁻/⁻的选择才有意义。

2、先检查候选药核心药理通路是否在模型中完整

候选药需要LDLR,就不能把LDLR完全缺失当成默认模型;需要ApoE介导残粒清除,也要谨慎使用ApoE⁻/⁻。

这一层应该在动物实验开始以前解决。

3、早期使用高效率模型完成PoC

对于不高度依赖特定脂蛋白通路的候选药,可以利用ApoE⁻/⁻快速形成斑块的优势筛选剂量和候选物。

早期重点回答有没有体内活性。

4、建立本平台自己的斑块时间轴

明确当前饲料条件下早期脂纹、成熟斑块和高级斑块分别大约在什么阶段形成,同时建立主动脉根部和en face基线。

不能机械把其他实验室的12周或16周直接套过来。

5、将预防性和治疗性给药拆开

候选物较多时,可以从高脂早期开始干预进行快速PoC。

核心候选物进一步等待斑块形成以后再给药,从atherogenesis prevention进入existing plaque treatment。

6、调脂药同步建立完整脂蛋白PD

除了TC和TG,根据MOA进一步分析ApoB、LDL样颗粒、remnant和必要的脂蛋白分布。

真正确认药物改变的是哪一种致动脉粥样硬化颗粒。

7、将斑块负荷和斑块组成拆开

en face和主动脉根部面积解决病变负荷,高级病变则增加坏死核心、巨噬细胞、VSMC、胶原和纤维帽。

产品最终目标决定哪一组指标进入主要终点。

8、进入高级斑块候选药后延长病理阶段

efferocytosis、VSMC、钙化和plaque stability产品需要真正成熟的斑块环境,不能为了缩短周期长期停在fatty streak。

9、真正做regression时建立治疗前病变基线

通过哨兵动物或合适影像确认治疗开始时已有病变负荷,再比较治疗后是否低于这一水平。

避免把slowed progression误写成regression。

10、根据候选药决定是否需要血脂匹配对照

如果产品强调直接血管作用,可以设置降脂程度接近的参照,进一步判断局部血管获益是否超过单纯脂蛋白下降。

11、建立肝脏或血管组织PK/PD

调脂药提高肝脏PD权重,直接血管候选药进一步关注血管和斑块target engagement。

让剂量选择从mg/kg进入真正作用组织暴露。

12、核心候选物进入第二脂蛋白背景

ApoE⁻/⁻阳性以后可以进入LDLR⁻/⁻,LDLR⁻/⁻阳性以后也可以使用另一模型交叉验证。

如果候选药本身与两种KO机制冲突,则主动升级到更加匹配的脂蛋白模型。

13、特殊脂蛋白靶点使用专门模型

ApoC3、ANGPTL3、CETP、Lp(a)、PCSK9等产品不应被一套经典KO模型长期包办。

产品越特异,模型也越需要特异。

14、斑块稳定产品继续升级不稳定斑块模型

普通主动脉模型能够证明高级斑块组成改善,真正准备声称降低rupture risk时,还需要Tandem Stenosis等更接近斑块不稳定、出血和血栓的模型。

15、后期加入目标患者共病

糖尿病、肥胖、CKD、高龄等都会改变斑块组成和候选药反应。核心候选物后期可以优先加入一个最符合临床定位的共病背景。

16、最终形成真正的Go/No-Go证据链

比较成熟的动脉粥样硬化候选药,应该能够证明模型中的核心脂蛋白代谢通路与产品MOA兼容,在既有斑块背景中治疗后仍然能够改善与产品定位一致的主要终点;调脂药的血脂变化能够连接到肝脏target engagement和斑块获益,直接血管药则能在控制脂蛋白变化后继续显示局部作用。更换另一种脂蛋白或遗传背景以后,核心药效仍然存在,斑块稳定类产品还能够进一步进入高级不稳定斑块模型接受挑战。

到了这一层,动物实验才真正开始回答候选药的临床转化问题。

SECTION 28

28

博恩生物可以为动脉粥样硬化候选药提供哪些实验支持

1、可以根据候选药MOA选择ApoE⁻/⁻或LDLR⁻/⁻模型

结合候选药属于降LDL、降TG、炎症、巨噬细胞、efferocytosis、VSMC、斑块稳定还是其他方向,先判断ApoE和LDLR通路是否需要保留,再确定第一模型。

2、可以建立标准化ApoE⁻/⁻动脉粥样硬化模型

根据候选药开发阶段设计普通饲料或Western diet以及相应周期,用于早期斑块PoC、抗炎、巨噬细胞和高级斑块研究。

3、可以建立LDLR⁻/⁻高胆固醇动脉粥样硬化模型

通过标准化Western diet和病程建立ApoE保留背景下的ApoB脂蛋白驱动斑块,用于与ApoE⁻/⁻形成正交验证。

4、可以开展不同病程阶段的斑块时间轴研究

通过不同高脂周期确认脂纹、成熟斑块、坏死核心和高级病变形成时间,为候选药治疗起点提供依据。

5、可以设计预防性和治疗性给药方案

早期PoC可以从高脂开始阶段干预,核心候选物进一步等待斑块形成后给药,区分抑制atherogenesis和治疗existing plaque。

6、可以开展血脂和脂蛋白相关评价

除TC、TG等常规指标外,根据候选药机制进一步分析ApoB及脂蛋白分布,判断药物究竟改变LDL、VLDL还是remnant负荷。

7、可以开展主动脉en face斑块定量

用于评价整条主动脉不同区域的整体病变负荷,为降脂和疾病进展类候选药提供器官层证据。

8、可以开展主动脉根部标准化病理

通过连续切片评价斑块面积及组织结构,为高级斑块组成和机制研究提供基础。

9、可以开展高级斑块组成分析

针对抗炎、efferocytosis和斑块稳定产品,进一步评价巨噬细胞、坏死核心、VSMC、胶原和纤维帽,使药效从斑块面积推进到斑块质量。

10、可以开展efferocytosis相关机制研究

根据项目分析凋亡细胞清除、MerTK/CD47等相关轴及坏死核心变化,将巨噬细胞功能和斑块结局连接。

11、可以开展VSMC和ECM相关研究

针对平滑肌细胞和斑块稳定候选药,评价VSMC表型、胶原和纤维帽结构,避免将所有胶原变化简单解释成不良纤维化。

12、可以开展内皮和血管炎症评价

针对内皮、黏附、炎症及机械感受候选药,根据项目评价血管内皮激活、炎症细胞募集和相关target engagement。

13、可以开展肝脏和血管组织PK/PD

调脂候选药重点连接肝脏暴露、靶点调节和脂蛋白变化,直接血管药物进一步建立血管组织暴露和局部PD。

14、可以根据第一模型结果设计第二模型

ApoE⁻/⁻阳性以后进入LDLR⁻/⁻,LDLR⁻/⁻阳性以后使用另一脂蛋白背景;对于与两套KO机制不兼容的候选药,可以根据需要升级到AAV-PCSK9、APOE3-Leiden.CETP或其他更匹配模型。

15、可以进一步进入高级斑块和共病模型

针对真正的斑块稳定、糖尿病ASCVD、老龄ASCVD或其他目标患者,根据产品开发阶段增加不稳定斑块、糖尿病、肥胖或年龄背景,使模型逐渐接近最终临床场景。

ApoE⁻/⁻和LDLR⁻/⁻之所以一直是动脉粥样硬化药物开发中最经典的两套模型,并不只是因为它们都能稳定长出斑块。

真正有价值的地方,是它们提供了两种不同的脂蛋白和疾病背景。

ApoE⁻/⁻效率高、病程成熟,非常适合早期筛选和大量斑块机制研究;LDLR⁻/⁻保留ApoE,又具有更强的饮食依赖性,可以帮助候选药离开ApoE完全缺失这一特殊环境接受另一轮验证。

但两种模型都有明确边界。

候选药如果需要LDLR,不能因为LDLR⁻/⁻斑块做得漂亮就继续使用;药物需要ApoE介导残粒清除,也不能忽略ApoE⁻/⁻已经删除了这一关键环节。对于ApoC3、ANGPTL3、Lp(a)、CETP等更具体的脂蛋白产品,最终甚至需要离开两套经典KO模型,进入真正能够保留目标脂蛋白生理的专门体系。

所以候选药开发中更实用的思路,是先问清楚药物究竟会把哪一种脂蛋白变成什么,再决定用什么模型。

随后再把斑块研究从“面积”逐渐向“阶段和质量”推进。

早期降脂和atherogenesis可以看整体病变负荷;进入高级斑块以后,坏死核心、巨噬细胞、VSMC、胶原和纤维帽开始承担更多信息;真正准备声称斑块稳定时,还需要进一步面对能够产生斑块不稳定、出血甚至血栓的模型。

到了这一层,ApoE⁻/⁻和LDLR⁻/⁻之间的选择就不再是实验室习惯问题。

它真正开始参与候选药开发决策:

这套模型里的脂蛋白系统能不能让药物正常工作,得到的斑块药效究竟对应临床疾病的哪一个阶段,以及离开最容易取得阳性的遗传背景以后,这个候选药还能不能继续降低真正的ASCVD风险。

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